PERİPARTURİENT DÖNEM SÜTÇÜ SIĞIRLARDA PROPİLEN GLİKOL, METHİONİN VE SODYUM BORATIN METABOLİK PROFİL ÜZERİNE ETKİLERİ

I AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ PERİPARTURİENT DÖNEM SÜTÇÜ SIĞIRLARDA PROPİLEN GLİKOL, METHİONİN VE SODYUM BORATIN METABOLİK PROFİL ÜZERİNE ETKİLERİ Veteriner Hekim Mustafa KABU İÇ HASTALIKLARI (VETERİNER) ANABİLİM DALI DOKTORA TEZİ DANIŞMAN Doç. Dr. Turan CİVELEK Bu tez Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından 08.VF.05 Proje numarası ile desteklenmiştir. Tez No: 2009-004 AFYONKARAHİSAR 2009

II

III ÖNSÖZ Süt sığırcılığı işletmelerindeki en önemli sorun periparturient dönemde yaşanan verim kaybıdır. Özellikle son 30 yıldır damızlık işletmelerin sadece süt verimine endeksli ıslah çalışmaları yapmaları, dünya genelinde hastalıklara dayanıksız, meme ve ayak yapısı bozuk bir sığır populasyonuna yol açmıştır. Son yıllarda bu durum düzeltilmeye çalışılsa da, periparturient dönem problemler yaygın olarak gözlenmekte ve hayvanların verimi üzerine negatif olarak etki etmektedir. Periparturient dönem sorunlarının yüksek insidansının nedenleri arasında; bakım, besleme problemleri (aşırı besleme, gıda alımındaki azalma veya dengesiz besleme), stres ve Negatif enerji balansı (NEB) da önemli yer tutar. Sütçü sığırlarda gebeliğin son dönemi ve laktasyonun ilk dönemi arası süreçte (periparturient dönem) önemli metabolik ve endokrin değişiklikler meydana gelir. Periparturient dönem enerji-protein yetersizlikleri veya dengesizliği farklı bileşiklerin uygulanması ile düzeltilmeye çalışılmaktadır. Bu durumdaki hayvanlara propilen glikol, yağ, melas, methionin, kolin, lizin vb. katkılar tavsiye edilmekte ve bu bileşikler günümüzde oldukça yaygın kullanılmaktadır. Son yıllarda boraks ın da sığırlarda kullanılabileceği bildirilmektedir. Ancak bu maddeler etkileri yönüyle karşılaştırılmamış ve farklılıkları ortaya konulmamıştır. Çalışma boyunca desteğini esirgemeyen başta Doç. Dr. Fatih Mehmet Birdane olmak üzere, Yrd. Doç. Dr. Erdoğan Uzlu, Dr. Cenker Çağrı Cıngı, Yrd. Doç. Dr.Abuzer ACAR, Veteriner Hekim Himmet Akkaya ve Hakan İşgören, Arş. Gör. H. Buğra Koca, Arş. Gör. Ayhan Vurmaz, Arş Gör. Cangir Uyarlar ve Korel Tarım işletmesi ve personeli ile Eti Maden Genel Müdürlüğü Kırka Bor İşletmesi ne teşekkürü bir borç bilirim.

IV İÇİNDEKİLER SAYFA NO KABUL VE ONAY II ÖNSÖZ III İÇİNDEKİLER IV SİMGELER VE KISALTMALAR V ŞEKİLLER VI TABLOLAR VII GRAFİKLER IX ÖZET XI SUMMARY XII 1.GİRİŞ 1 2.LİTERATÜR BİLGİ 3 2.1.Periparturient Dönemin Önemi 3 2.2.Periparturient Dönemde Meydana Gelen Metabolik Değişiklikler 5 2.2.1.Glukoz Metabolizması 5 2.2.2 Lipid Metabolizması 7 2.3.Periparturient Dönem Hastalıkların Oluşmasında Negatif Enerji Balanası ve Adaptasyonu 15 2.4.Propilen Glikol, Methionin, Bor un Metabolizma Üzerien Etkileri 16 2.4.1.Propilen Glikol 16 2.4.2.Methionin 20 2.4.3.Bor 22 3.MATERYAL VE METOT 30 3.1.Hayvan Materyali ve Kan Örneklerinin Toplanması 30 3.2. Klinik ve Hematolojik Muayeneler 32 3.3. Biyokimyasal Muayeneler 32 3.4.İstatistik analizler 32 4.BULGULAR 33 5.TARTIŞMA 51 6.SONUÇ 82 7.KAYNAKLAR DİZİNİ 83

V SİMGELER VE KISALTMALAR 1,3-BPG : 1,3-bisphosphoglycerate 2-PG : 2-phosphoglycerate 3-PG : 3-phosphoglycerate α-gp : Glyceralphosphate ADF : Acid Detergent Fiber ALB : Albumin ALP : Alkalen Fosfataz ALT : Alanin Amino Transferaz AS T : Aspartat Amino Transferaz Apo B100 : Apolipoprotein B100 AST : Aspartat Aminotransferaz ATP : Adenozin Trifosfat B - : Bor (Boron) BCS : Vücut kondisyon skoru BHBA : Betahidroksi butirat BUN : Kan Üre Nitrojen Ca + : Kalsiyum CETP : Kolesteril ester transfer protein CK : Kreatin kinaz CM : Şilomikronlar CPT-1 : Karnitine palmityltransferase 1 Cu : Bakır F-1,6-P2 : Fructose-1,6-bisphosphate F-6-P : Fructose-6-phosphate Fe : Demir FFA : Serbest yağ asitleri FL : Fatty liver G-3-P : Gliseraldehit-3-fosfat GFR : Glomerular filtrasyon oranı GGT : Gama Glutamil Transferaz GLP1 : Glukagon like peptit 1 Glu : Glukoz GPD : Gliseraldehit Fosfat Dehidrogenaz Hb : Hemoglobin HDL : Yüksek dansiteli lipoprotein HP : Ham Protein IGF : İnsulin-like growth factors IGF-I : İnsulin like growt faktör I İ/G : İnsülin/glukagon oranı K + : Potasyum KLA : Konjuge Linoleik asit KM : Kuru Madde LCAT : Lesitin kolesterol asil transferaz LDL : Düşük dansiteli lipoprotein Mg + Na + : Magnezyum : Sodyum NAD : Nikotinamid aminodehidrogenaz NADPH : Nikotinamid adenin dinükleotit fosfat NDF : Neutral Detergent Fiber NEB : Negatif Enerji Balansının NEFA : Esterleşmemiş yağ asidi NEL : Net Enerji Laktasyon P : Fosfor PCV : Hematokrit PEP : Phosphoenol pyruvate PG : Propilen glikol Pi : İnorganik Fosfat TAG : Triacylglycerol TBil : Total bilirubin TCA : Trikarboksilik asit siklusudan TChol : Total Kolesterol TG : Trigliserid TP : Total Protein VLDL : Yüksek dansiteli lipoprotein

6 VI ŞEKİLLER Sayfa No Şekil 2.1. Metabolik hastalıklar arası ilişkiler ve diğer risk faktörleri 4 Şekil 2.2. Süt sığırı NEFA Metabolizması 9 Şekil 2.3. Propionat metabolizması 10

7 VII TABLOLAR Sayfa No Tablo 2.1. Yüksek verimli sütçü sığırlarda bazı periparturient hastalıkların insidansı 4 Tablo 3.1. Mevcut rasyon içeriği 31 Tablo 4.1. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları TP konsantrasyonları (g/dl) (Mean ±StdDev) 39 Tablo 4.2. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları ALB konsantrasyonları (g/dl) (Mean ± StdDev) 39 Tablo 4.3. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları BUN konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 39 Tablo 4.4. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları TBil. konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 40 Tablo 4.5. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları ALT konsantrasyonları (U/L) (Mean ± StdDev) 40 Tablo 4.6. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları AST konsantrasyonları (U/L) (Mean ± StdDev) 40 Tablo 4.7. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları GGT konsantrasyonları (U/L) (Mean ±StdDev) 41 Tablo 4.8. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları TChol. konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 41 Tablo 4.9. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları TG konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 41

8 VIII Sayfa No Tablo 4.10. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları HDL konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 42 Tablo 4.11. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları LDL konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 42 Tablo 4.12. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları VLDL konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 42 Tablo 4.13. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları glukoz konsantrasyonları (mg/dl) (Mean ± StdDev) 43 Tablo 4.14. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları insülin konsantrasyonları (µg/l) (Mean ± StdDev) 43 Tablo 4.15. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları glukagon konsantrasyonları (ng/ml) (Mean ± StdDev) 43 Tablo 4.16. Methionin (M), Propilen glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları İnsülin/Glukagon oranı (Mean ±StdDev) 44 Tablo 4.17. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları NEFA konsantrasyonları (mmol/l) (Mean ± StdDev) 44 Tablo 4.18. Methionin (M), Propilen Glikol (PG), Boraks (B) ve Kontrol (K) grupları BHBA konsantrasyonları (mmol/l) (Mean ± StdDev) 44

9 IX GRAFİKLER Sayfa No Grafik 4.1. Grafik 4.2. Grafik 4.3. Grafik 4.4. Grafik 4.5. Grafik 4.6. Grafik 4.7. Grafik 4.8. Grafik 4.9. Grafik 4.10. Grafik 4.11. Grafik 4.12. M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının TP konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 45 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının ALB konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 45 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının BUN konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 45 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının TBil. konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 46 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının ALT konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 46 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının AST konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması. 46 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının GGT konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması. 47 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının TChol. konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 47 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının TG konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 47 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının HDL konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 48 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının LDL konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 48 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) grularının VLDL konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 48

10 X Sayfa No Grafik 4.13. Grafik 4.14. Grafik 4.15. Grafik 4.16. Grafik 4.17. Grafik 4.18. M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının glukoz konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 49 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının insülin konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 49 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının glukagon konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 49 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının İnsulin/Glukagon oranının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 50 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının NEFA konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 50 M ( ), PG ( ), B(X) ve K(o) gruplarının BHBA konsantrasyonlarının (Mean± StdDev) karşılaştırılması 50

11 XI ÖZET Periparturient Dönem Sütçü Sığırlarda Propilen Glikol, Methionin ve Sodyum Boratın Metabolik Profil Üzerine Etkileri Sunulan çalışmada periparturient dönem Holstein ırkı, sağlıklı 24 sığır kullanıldı. Propilen Glikol (PG) (500 g/gün), Methionin (M) (15 g/gün) ve Sodyum Borat (B) (30 g/gün) ın bazı hormon ve serum metabolitleri üzerine etkileri incelendi. Total protein (TP), albumin (ALB), kan üre nitrojen (BUN), total bilirubin (TBil), glukoz, trigliserit (TG), total kolesterol (TChol) ve bazı lipoproteinler (LDL, VLDL, HDL), esterleşmemiş yağ asidi (NEFA), β-hidroksi butirik asit (BHBA), insülin (I), glukagon (G), (İ/G) ve bazı serum enzimlerini (AST, ALT, GGT) belirlemek için doğum öncesi (-15., -7. günler), buzağılama günü (0. gün) ve doğum sonrası (+7., +15. günler) kan örnekleri alındı. Çalışma süresince ALT ve GGT de değişiklik belirlenmezken, tüm gruplarda AST aktivitesinin +7. ve +15. gün değerlerinin -15. ve -7. gün değerlerinden yüksek olduğu tespit edildi. Buzağılama gününe kadar (-15. günden 0. güne) tüm gruplarda BUN (Kontrol (K) p< 0.05 ve M, PG, B için p> 0.05), glukoz (M, PG, B ve K, p< 0.01), TBil (K, p> 0.05 ; M, PG, B için p< 0.05) ve NEFA (M, PG, B, K için p< 0.05) konsantrasyonlarında artışlar belirlenirken; TP (M, p< 0.05 ve PG, B, K için p> 0.05), HDL, LDL, VLDL, TG ve TChol (M, PG, B ve K için p< 0.05), konsantrasyonlarında azalma eğilimi belirlendi. Buzağılama günü M, PG ve B (p< 0.05) gruplarında insülin konsantrasyonlarının azaldığı belirlendi. K grubu ile karşılaştırıldığında -7. gün glukoz konsantrasyonları PG, M (p< 0.05) ve B de daha yüksekti. Gruplar arasında -15., -7., +7. gün glukagon konsantrasyonları farklı (p< 0.05) bulundu. Doğumdan sonra M (+7. gün) ve B (+15. gün) gruplarında BHBA konsantrasyonları artmıştı. Methionin, Propilen Glikol ve Sodyum Borat uygulamalarından sonra metabolik profilde kaydedilen değişiklikler periparturient dönemde metabolik durumun iyileştirilmesinde bu bileşiklerin faydalı olabileceğini gösterdi. Anahtar Kelimeler: Periparturient dönem, Propilen glikol, Methionin, Sodyum borat, Sütçü sığır

12 XII SUMMARY Effects of Propylene Glycol, Methionine and Sodium Borate on Metabolic Profile in Dairy Cattle During Periparturient Period In this study twenty four healthy Holstein cows in periparturient period were used. Effects of Propylene Glycol (PG) (500 g/d), Methionine (M) (15 g/d) and Sodium Borate (B) (30 g/d) on some hormone and serum metabolite were analyzed. To determine total protein (TP), albumin (ALB), blood urea nitrogen (BUN), total bilirubin (TBil) glucose, triglyceride (TG), total cholesterol (TChol) and some lipoproteins (LDL, VLDL, HDL), nonesterified fatty acids (NEFA), β- hydroxybutyrate (BHBA), insulin (I), glucagon (G), I/G and some serum enzymes (AST, ALT, GGT) blood samples were collected in prepartum (-15., -7. days) calving (0. Day) and postpartum (+7, +15 days) periods. During this study, while there was no alteration in ALT and GGT, AST activities in +7., +15. day were significantly higher from -15., -7. in all groups. Until calving day (-15 to 0 days), concentrations of BUN (p< 0.05 for Control (C); p> 0.05 for M, PG, B), glucose (p< 0.01 for M, PG, B, C) TBil (p> 0.05 for C; p< 0.05 for M, PG, B), NEFA (p<0, 05 for M, PG, B, C), concentrations were increasing while TP (p< 0.05 for M, p> 0.05 for PG, B, C) HDL, LDL, VLDL, TG, TChol (p< 0.05 for M, PG, B, C), concentrations tended to decreased. On calving day, insulin concentration of M, PG, and B (p< 0.05) groups decreased. When compared with C group, -7 day glucose concentration were higher in PG, M (p< 0.05) and B groups. Among the groups -15., -7., +7. day glucagon conceration were different (p< 0.05). In M (day +7) and B (day +15) groups, BHBA concentrations increased postpartum. The recorded alterations in metabolic profile after Methionine, Propylene Glycol and Sodium Borate applications demonstrated that these compaunds would be useful in healing the metabolic status in periparturient period. Key Words : Periparturient period, Propylene glycol, Methionine, Sodium borate, Dairy cattle

1 1. GİRİŞ Prepartum son dört hafta ile postpartum ilk dört hafta arasındaki süreç periparturient dönem veya geçiş periyodu olarak adlandırılır (1 6). Metabolik olaylar periparturient dönemde çok hızlı şekillenmekte ve buna bağlı olarak fizyolojik durum hızlı bir şekilde değişmektedir. Bu dönemdeki adaptasyon yetersizlikleri birçok sorunu beraberinde getirir (5,7). Yetiştiricilikteki en temel unsur, hayvandan mümkün olabilen en yüksek ürünü elde etmektir. Verim düzeyinin hayvanın metabolik rezerv kapasitesini aşması periparturient dönem metabolizma hastalıklarının ortaya çıkışında önemli rol oynar (8). Sorunsuz bir periparturient dönem, sığırın laktasyon dönemindeki istikrarını etkileyen ana faktördür (3,4). Sığırlarda periparturient dönemin optimal başarısı için karaciğer fonksiyonları, fatty liver (FL) ve diğer problemlerin varlığı araştırılmalıdır. Karaciğer fonksiyonu biyokimyasal (metabolik profil) ve biyopsi analizleri ile değerlendirilir (9,10). Metabolik profil, kan parametrelerinin analiz edilerek yorumlanmasıdır. Kan parametreleri ve fizyolojik olaylar arasındaki temel ilişkinin anlaşılmasına katkıda bulunur. Metabolik profil; Hematokrit (PCV), Hemoglobin (Hb), Kan Glukoz (Glu), Kan Üre Nitrojen (BUN), Albumin (ALB), Total Protein (TP) Kalsiyum (Ca), İnorganik Fosfat (Pi), Magnezyum (Mg), Potasyum (K), Sodyum (Na), Bakır (Cu) ve Demir (Fe) ölçümlerini kapsar (5,7,11,12,). Bu parametrelere son yıllarda Kolesterol (Chol), Kreatin kinaz (CK), Aspartat Aminotransferaz (AST), Alkalen Fosfataz (ALP), Trigliserit (TG), Serbest yağ asitleri (FFA), Betahidroksi butirat (BHBA), Esterleşmemiş yağ asidi (NEFA), İnsülin, İnsülin-like growth factors (IGF) ve Glukagon da dahil edilmektedir (3,5,7,11,13-16). Ayrıca, serum apolipoprotein B100 (apo B100) konsantrasyon ölçümünün sütçü sığırlarda periparturient dönem hastalıklarının tanısında faydalı bir parametre olduğu da vurgulanmaktadır (17-19).

2 Geçiş periyodunda süt sığırları beslenme yönünden önemli bir değişim sürecine girer. Kuru dönemde yüksek oranda selüloz içeren rasyonla beslenen sığırlar, buzağılamayı takiben düşük oranda selüloz ve yüksek oranda enerji içeren rasyonu tüketmeye başlar (20). Sığırların periparturient dönemi problemsiz bir şekilde atlatılabilmesi, maksimum süt verimini sürdürebilmesi ve metabolik hastalıklardan korunabilmesi için glukoz, yağ asidi ve mineraller gibi önemli besin maddesine olan ihtiyaçlarının giderilmesi gereklidir (7). Periparturient dönem boyunca metabolizmada meydana gelen sorunların minimize edilmesi amacıyla sığırlara kuru dönemde besin katkı maddeleri ile desteklenmiş rasyon verilmeli ve doğum öncesi depresyon ve stres kaynağı olabilecek çevre koşulları optimize edilerek bakım koşulları düzeltilmelidir. Bu dönem beslemede, enerji sağlayan maddeler ile vücut trigliserit mobilizasyonunu azaltan maddeler tercih edilmektedir (21). Pre ve postpartum dönemde kullanılan bu maddeler, gebelik sonrası oluşabilecek metabolizma hastalıklarından ve Negatif Enerji Balansının (NEB) istenmeyen etkilerinden korunmada önem arz eder. Peripartum dönemde glikojen, sıvı yağlar, gliserol, propilen glikol (PG), propiyonatlar, monensin, methionin, lizin, kolin, niasin, biotin, sodyum borat, konjuge linoleik asit (KLA) ve Xylitol gibi katkı maddeleri kullanımının periparturient dönemin sorunsuz atlatılmasında faydalı olabileceği bildirilmektedir (7,22,23). Sunulan çalışmada; PG, methionin ve sodyum boratın benzer yaş, besleme ve verim özelliğine sahip sütçü sığırlarda metabolik profil üzerine etkilerinin karşılaştırmalı olarak ortaya konması amaçlandı.

3 2. LİTERATÜR BİLGİ 2.1. Periparturient Dönemin Önemi Periparturient dönemin başarısı, laktasyon periyodu sırasında hayvanın ihtiyaçlarının belirlenmesine ve buna yönelik tedbirlerin alınmasına bağlıdır. Bu dönemde karşılaşılan ilk problem süt üretimi için gerekli temel besin madde ihtiyacındaki ani artıştır. Doğum sonrası sağlıklı bir sığır %26 oranında daha fazla enerjiye ve %25 daha fazla proteine ihtiyaç duyar (5). Bunun sonucu olarak erken laktasyon periyodunda her zaman NEB oluşma riski vardır (24,25). Sütçü sığırlarda gebeliğin son döneminden laktasyonun ilk dönemine geçişte önemli endokrin ve metabolik değişimler meydana gelir. Gebeliğin sonuna doğru besinsel ihtiyaçlar fetüsün ve meme dokusunun gelişimini desteklemek için artar. Bu dönemde karaciğer, süt üretimine bağlı artan glukoz ihtiyacını karşılamak ve adipoz dokulardan mobilize olan aşırı miktardaki NEFA yı işlemek için hızlı bir şekilde adapte olmak zorundadır. Enerji eksikliği fark edilir düzeyde olduğunda ve FFA konsantrasyonu önemli derecede arttığında insülin hassasiyeti ve iştah azalır. Bu dönem süt sığırlarının bir çoğunda, karaciğer hücrelerinde yağ birikmesi ile sonuçlanır (24-26). Periparturient dönem hastalıkların ortaya çıkışında, metabolizma adaptasyonundaki bu yetersizlik önemli rol oynar (27). Periparturient dönemde görülen hastalıkların insidansının yüksek olmasının başlıca nedenleri arasında kuru dönemde aşırı besleme, gıda alımındaki azalma, doğuma yakın dönemde ortaya çıkan stres ve laktasyonun başlaması ile gelişen NEB sayılabilir (10,28,29). Geçiş periyodu hastalıkların görülme oranı ve sıklığındaki artış takip eden laktasyon dönemini etkileyen en önemli unsurdur (29). Periparturient dönem hastalıklar metabolik (fatty liver, ketozis, abomasum deplasmanları, hipokalsemi, downer cow, subakut rumen asidozu), reprodüktif (retentio sekundinarum ve dytocia), enfeksiyöz (metritis ve mastitis) ve ayak hastalıkları (laminitis) olarak sınıflandırılabilir (Tablo 2.1, Şekil 2.1). Bu hastalıkların birçoğu diğeri için de risk faktörü olabilir (29-36).

4 Tablo 2.1: Yüksek verimli sütçü sığırlarda bazı periparturient hastalıkların insidansı (5) Hastalık Ortalama(%) Sınırlar(%) Doğum felci 7.2 0-44.1 Abomazum deplasmanı 3.3 0-14 Ketozis 3.7 0-20 Retensiyo 9.0 0-22.6 Metritis 12.8 0-66 Geçiş periyodu hastalıkları tek başlarına değerlendirilmez. Ketozis, hipokalsemi, retentio sekundinarum, metritis ve abomazum deplasmanı gibi hastalıkların hepsi etiyolojik olarak FL ve birbiriyle ilişkilidir. Bunun yanı sıra; BCS si yüksek olan sığırların diğerlerine göre bu dönem hastalıklara yakalanma riskinin dört kat yüksek olduğu da bildirilmiştir (32,35,37-41) Şekil 2.1: Metabolik hastalıklar arası ilişkiler ve diğer risk faktörleri (5, 17,42). ÖL; önceki laktasyon.

5 Özellikle Periparturient dönem sığırların beslenme stratejisi ve sürü idaresinin bu dönem sığırların sağlık durumu ve süt verimleri üzerine direk olarak etkili olduğu söylenebilir (29). 2.2. Periparturient Dönemde Meydana Gelen Metabolik Değişiklikler 2.2.1. Glukoz Metabolizması Holstein sığırlarda gebeliğin son dönemindeki tahmini glukoz ihtiyacı 1000-1100 g/gün, süt verimi döneminde ise 2700 gr/gün kadardır. Bu farkın hepatik glikoneogenezis yoluyla kapatıldığı bildirilmektedir. Doğum sonu artan bu glukoz ihtiyacının yaklaşık 500 gr/gün glukoz miktarını karşılayacak kısmı bağırsaklardan absorbe edilen amino asitlerden, laktat veya gliserol gibi endojen kaynaklardan glikoneogenezis ile sağlandığı bildirilmektedir (5). Glikoneogenezis için, rumen fermentasyonu sonucu ortaya çıkan uçucu propiyonik asit, Trikarboksilik asit siklusundan (TCA) kazanılan laktat, karaciğerde katabolize edilerek depolanan ve bağırsaklardan emilen aminoasitler ve lipid mobilizasyonu sırasında adipoz dokulardan salınan gliserol ana kaynağı teşkil eder (5,7,43). Ruminantlarda karaciğerde glukoneogeneziste kullanılan kaynaklar arasında propionatın %32-37, amino asitlerin %10-30, laktatın %15, gliserolün ise daha az katkısı olduğu bildirilmiştir (5). Başka araştırmacılar göre ise propiyonat %50-60, laktat %15-20, gliserol %2-4 oranında karaciğerde glikoneogeneziste kullanılmaktadır (7,44) Aminoasitler, ruminatlarda laktasyonun ilk döneminde glikoneogenezise katkıda bulunurlar. Periparturien dönemde aminoasit havuzu olarak hizmet eden iskelet kaslarının artan glukoneogenezisi desteklemek amacıyla mobilize olduğu ileri sürülmektedir. Doğumdan sonra 21. güne kadar aminoasitlerden alanin in glukoz üretimine katkısının propionat tan daha yüksek olduğu bildirilmektedir (5). Glukojenik aminoasitlerin glukoza dönüştürülme kapasitelerinin artması, bu

6 aminoasitlerin bağırsaklardan daha fazla absorbe edilmesine neden olur (5). Başka çalışmalarda ise doğumdan önce 21.gün ile doğumun gerçekleştiği gün kıyaslanmış, karaciğerin alanin i glukoza çevirme oranının iki katına çıktığı bildirilmiştir (7,45) Glukagonun insanlarda (46) ve ratlarda (47) besin alımını azalttığı belirlenmiştir. Ancak glukagonun bu etkisinin sadece beyin kaynaklımı yoksa karaciğerle ilişkilimi olduğu araştırılmaktadır. Hepatik vagotomi yapılan hayvanlarda glukagonun depresif etkisi görülmemiştir (48,49). Hepatik portal vene uygulamaların inferior vena kavaya uygulanmalardan daha etkili bulunmuştur (50). İnsanlarda glicentin, glukagon like peptit 1 (GLP1), GLP2 gibi diğer fragmetlerin prokürsörü olan proglukagonun etkileri net bilinmemekle beraber glukagon ve GLP1 in biyolojik olarak aktif peptitler olduğu bilinmektedir. Ruminatlarda glukagon ve GLP1 in besin alımındaki etkisiyle ilgili birkaç araştırma bulunmaktadır. Koyunlarda fizyolojik konsantrasyonlar da inravenöz glukagon uygulamasının besin alımını azalttığı (51), laktasyondaki koyunlarda kuru dönemdekilere göre GLP1 in önemli ölçüde yüksek olduğu bildirilmektedir (52). Laktasyonlardaki konsantrasyon artışının muhtemelen laktasyon da artmış olan besin alımının sekresyonu artırması ile ilgili olabileceği bildirilmiştir (53). İnsülinin biyolojik etkisinin esasen beyin üzerine olduğu ve neuromodilatör olarak monogastrik hayvanlarda besin alımı ve kilo artışının regulasyonunda görev aldığı bilinmekle beraber insülinin periferal metabolik durumda uyarıcı etkisi monogastrik hayvanlarda ve ruminantlarda henüz netleştirilmemiştir (54-56). Dolaşımdaki insülinin beyin bariyerindeki endotelyel hücrelerde insülin reseptörleri tarafından alınarak neuronlara ve glial hücrelere aktarıldığı ve insülin reseptörü taşıyan neuronların besin alımı ve enerji metabolizmasında önemli rol oynadığı belirlenmiştir (54). İnsülinin besin alımında etkili olabilmesi için uzun süreli infuzyonların gerektiğini bildiren çalışmaların yanı sıra (57) akut enjeksiyonların da etkili olduğunu belirten araştırmalar mevcuttur (58). Beyinde ventromedullar nükleusa insülin uygulamasının besin alımını durdurduğu, lateral hipotalamusa yapılan uygulamaların ise herhangi bir etkisinin olmadığı da (59) dikkate alınırsa, insülinin beyin içinde farklı kontrol mekanizmalarının olduğu söylenebilir. Ratlarda uzun süreli infuzyon tarzında insülin uygulamasının canlı ağırlığı azalttığı (60,61),

7 diyetin besin içeriğininde bu etkiyi değiştirebileceği (62) bildirilmektedir. Karbonhidrat ağırlıklı diyetler besin alınımını artırırken yağ bazlı diyetlerde bu etki daha az görülmüştür. İnsülin, IGF-I (İnsülin like growt faktör I) reseptörlerine bağlanarak IGF-I etkisi yapmaktadır, ancak IGF-I reseptörlerinin besin alımıyla bir ilgisi belirlenmemiştir (63). Akut insülin uygulamaları monogastrikler ve ruminatlarda besin alımını azaltmaktadır (64,65). Besin alımındaki azalma muhtemelen hipoglisemiyle ilgilidir. Çünkü ruminantlarda da glukoz infüzyonu insüline bağlı hipoglisemiyi önlemektedir (66). İnsülinin kronik uygulamalarıda normo veya hiperglisemik ratlarda besin alımını azaltmakla beraber (67) sütçü sığırlarda uzun süreli infüzyon (4 günlük) uygulamalarının besin alımını azalttığı, kısa süreli infüzyonlar ise (4 saat) besin alımında değişiklik yapmadığı bildirilmiştir (53,68). Sığırlarda insülin, besin alımı ve vücut ağırlığının düzenlenmesinde etkili gibi görülmekle birlikte (69,70) bazı araştırmacılar erken laktasyon döneminde insülin değerini düşük olarak belirlediklerinden insülinin besin alımında önemli bir etkisi olmadığını düşünmüşlerdir (53). 2.2.2. Lipid Metabolizması Suda erimeyen veya az eriyen lipidler organik solventlerde çözünerek yağ asidi esterlerine dönüşürler. Lipidler organizma için önemli olmakla beraber birçok fonksiyonun yerine getirilmesinde rol alırlar ve hayvansal organizmada karbonhidratlardan sonra en önemli enerji kaynağıdırlar. Trigliseridler ise gıdalardaki lipidlerin önemli bir kısmı oluştururlar. Hayvanlar tarafından yemle alınan lipidler sindirimden sonra yağ asitleri, gliserol, kolesterol, monogliserit, digliserit, trigliseritlerler, safra asidi ve tuzlarıyla birlikte emülsiyon halinde ince bağırsak bulunan villiler tarafından mukoza hücrelerine alınırlar. Sonrasında ise hücrelerde gliserol ve yağ asitlerinden tekrar trigliserid ve fosfolipidler sentezlenir (5).

8 Konsantrasyonları yüksek olan yağ asitleri, dokular için toksiktir. Bu nedenle okside edilmeyen yağ asitleri ve kolesterol bu halleriyle kan dolaşımına verilmezler. Bunların kan dolaşımında kolayca taşınabilmeleri için lipoprotein adlı maddeler gereklidir. Karaciğer tarafından salınan lipoproteinler fosfolipid, kolesterol ve proteinden oluşan ince bir membranla çevrili trigliseridlerden şekillenmektedir. Lipoproteinler, lipidlerin karaciğer ve ekstrahepatik dokular arasında transportunda rol oynar. Lipoproteinler başlıca, şilomikronlar (CM, d<0.95), çok düşük dansiteli lipoprotein (VLDL, d<1.006), düşük dansiteli lipoprotein (LDL, d<1.063), yüksek dansiteli lipoprotein (HDL, d<1.21) ve çok yüksek dansiteli lipoprotein (VHDL, d<1.25) olmak üzere beş alt grupta klasifiye edilir. HDL, LDL ve VLDL fraksiyonlarındaki apolipoproteinler de alfabetik olarak sırasıyla A, B ve C olarak isimlendirilir (5,17,71,72) Glukoneogenezis için gerekli enerji, NEFA ve diğer substratların oksidasyonu ile sağlanır (10,26,27). Ruminantlarda lipidlerin önemli bir kısmı gıdasal olarak değil novo sentezi sonucu elde edilir ve trigliserit olarak depolanır (7,73). Adipoz dokular, vücudun depo enerji kaynaklarını temsil etmekte ve adiposit olarak bilinen trigliserit dolu hücrelerden oluşmaktadır. Adiposit içerisindeki trigliseritler sürekli olarak parçalanır ve yeniden sentez edilir. Trigliseritlerin parçalanması ester bağlarının kopması ile olur. Sonuç olarak NEFA lar ortaya çıkar. Triglisertlerin parçalanması lipolizis, sentezi ise lipogenezis olarak adlandırılır. Bununla birlikte bu tanımlama, yağ asidi sentezi için de kullanılmaktadır (7,10,26,74). Periparturient dönemde sığırların lipid metabolizmasında önemli değişiklikler meydana gelir (5). Bu dönemde NEB etkisi altında kalan süt sığırları genel enerji ihtiyaçlarını karşılamak için vücut depo yağların mobilizasyonuna ihtiyaç duyarlar (7). Bu nedenle periparturient dönemde karaciğer ve NEFA metabolizmasında meydana gelen değişikliklerin iyi bilinmesi önemlidir (Şekil 2.2). Ruminantlar NEFA yı diğer türler gibi etkili bir şekilde okside edemezler (5). Vücut depo yağlar kan dolaşımına NEFA formunda katılabilirler (7).

9 Şekil 2.2: Süt sığırı NEFA Metabolizması (75) Karbonhidratların yaşam için gerekli miktarda veya daha fazla alımında, hepatositlerde glukozdan glikojen sentezi ile beraber yağ asitleride sentezlenir. Vücutta karbonhidratların sentezi sınırlı olabilmekle beraber, yağlar için böyle bir durum söz konusu değildir ve bu sebeple şişmanlığın sınırı yoktur. Karbonhidratlardan sentezlenen veya şilomikronlardan alınan yağ asitleri, karaciğerde esterleştirilerek trigliseritlere çevrilir. Ruminantların karaciğerinde yağ asiti sentezi olmamakla birlikte sığırların karaciğerlerindeki yağ birikiminin orijini adipoz dokudur. Adipoz dokuda depolanan trigliseritler, vücut için gerekli enerji ihtiyacının arttığı durumlarda hidrolize edilerek kan dolaşımına verilir. Hidroliz sonucu açığa çıkan gliserol ise direkt olarak kan dolaşımına verilir ve karaciğere gelerek glukoz sentezinde kullanılır (5,76) (Şekil 2.3).

10 Şekil 2.3. Propionat metabolizması: α-gp = glyceralphosphate, G-3-P = glyceraldehyde-3- phosphate, F-1,6-P2 = fructose-1,6-bisphosphate, F-6-P = fructose-6-phosphate, 1,3-BPG = 1,3-bisphosphoglycerate, 3-PG = 3-phosphoglycerate, 2-PG = 2-phosphoglycerate, PEP = Phosphoenol pyruvate, TAG = triacylglycerol. (76) NEFA ruminantlar tarafından diğer türler gibi etkili bir şekilde okside edilemeyebilir. NEFA karaciğerde mitokondriler içine alınır ve burada karnitine palmityltransferase I (CPT-1) aktivitesi tarafından regüle edilir (5). Ruminantlarda karaciğer CPT-1 aktivitesi mitokondrilerdeki methylmalonyl- CoA ya da malony-coa ile inhibe edilir (5,17,27,77). Malony-Coa konsantrasyonu ise asetil-coa karboksilaz aktivitesi ile regüle edilir (5). Asetil Co-A nın kendisi bir glukoz prekürsörü olmamasına rağmen glukoz kullanımını baskılar ve glukoneogenezisi stimüle eder. Mitokondriyal asetil Co-A keton cisimleri için bir prekürsördür. Asetil Co-A ların birçoğu mitokondride önemli bir keton cismi olan asetoasetata metabolize edilir. Asetoasetat mitokondriden ayrılır ve sitosole gider. Karaciğerden ayrılmadan ve genel dolaşıma geçmeden önce bir

11 diğer önemli keton cismi olan betahidroksibütirata ve asetona dönüştürülür. Sistemik dolaşımdaki keton cisimleri kaslar için ek enerji kaynağı vazifesi görürler ve enerji kaynağı olarak glukozun daha az kullanılmasını sağlarlar. Böylece kan glukoz konsantrasyonunda yükselmeye neden olurlar (17). Asetil Co-A karboksilaz aktivitesi, beslenmenin iyi olduğu durumlarda insülin/glukagon oranın artmasına bağlı olarak aktifken insülin konsantrasyonunun düşük olduğu durumlarda aktif olmayabilir. İnsülin rezistansı geliştiği durumlarda ise CPT-1 aktivitesi malonyl-coa aktivitesini yeteri kadar inhibe edemez. NEFA nın karaciğerde oksidasyonunun diğer bir şekli peroksizomlarda meydana gelir. Bunlar vücudun birçok organında bulunan subselüler organallerdir. Bazı araştırmalarda, sığır karaciğer homojenatlarında güçlü peroksizomal β-oksidasyon aktivitesi olduğu bildirilmiştir (5). Doğumdan önce fetüs ve meme gelişimi için gerekli enerjiyi sağlamak üzere oluşan yağ doku mobilizasyonu ve glikoneogenezis prepartum hormon konsantrasyonlarıyla ilişkili olabilir (2,78-83). İnsülin/glukagon oranının düşük olması glikoneogenezis ve lipolizisi gösterebilir, prepartum plasental laktojen ve prolaktinin artması da lipolizisi tetikliyor olabilir (84). Doğumdan hemen önce plazma NEFA daki tüm artışlar karaciğer TG nin artışıyla sonuçlanmayabilir, ancak doğumdaki akut NEFA artışları hepatik TG nin infiltrasyonunun başladığı şeklinde yorumlanmaktadır. Araştırmalarda doğumdan sonra NEFA artışlarının en az 3 hafta boyunca devam ettiği bildirilmekle (85) beraber buna katılmayan araştırıcılar da vardır (14,83). Karaciğer TG düzeyinin doğum öncesi %4 den doğum sonu %15 ve fazlasına arttığını bildiren araştırmaların yanısıra bu artışın en fazla %12 olduğunu iddia eden araştırmalar bulunmaktadır (86-88). Bu farklılıkların araştırma esnasında besin alımı depresyonunun süresiyle ilgili olma ihtimali bulunmaktadır (86). Doğum öncesi birinci günden doğum sonrası sekizinci güne kadar besin alımı ve karaciğer lipitleri arasında bir korelasyon olduğu araştırmacılar tarafından bildirmektedir (78). Reid ve ark (89) orta dereceli yağlı (>%20) sığırlarda doğumdan sonraki birinci hafta ölçülen NEFA konsantrasyonunun hafif dereceli yağlı (<% 20) sığırların yaklaşık iki katı olduğunu belirlemişlerdir. Van den top ve ark (14) NEFA nın doğumdan sonraki 0.5. hafta arttığını ancak doğumdan sonraki dördüncü hafta azaldığını, karaciğer TAG miktarının plazma NEFA daki hızlı artışlarla ilişkili olabileceğini ve besin alımındaki azalma ve enerji ihtiyacı artışına bağlı NEB in

12 oluşmuş olabileceğini daha sonraki dönemde NEFA daki düşüşün ise lipolizisteki keton cisimciklerinin baskılayıcı etkisinden kaynaklanmış olabileceğini söylemektedir. İnsülinin hepatik yağ asiti esterifikasyonunda aktive edici olduğu bilinmekle beraber Cheng ve ark (83) periparturient dönemdeki sığırlarda NEFA konsantrasyonunun en yüksek seviyesine postpartum birinci gün (L1442±483, N: 1052±407 µmol L -1 ) ulaştığını ve bu artışın prepartum dönemde başladığını ancak postpatum dönemde ise düşmeye başladığını bildirmiştir. Aynı araştırmacılar doğum öncesi NEFA konsantrasyonundaki artışın kuru madde alımıyla aralarında negatif korelasyon tespit etmişler ve çalışmaları sırasında NEFA konsantrasyonuyla NEB arasında ise pozitif korelasyon olduğunu bildirmişlerdir. Yem alımının doğumun ilk günü en düşük miktarlarda olmasından dolayı NEB de bu dönemde ciddi düzeylerde olabilir (83). Karaciğerde NEFA nın esterifiye edilmesi esnasında oksidasyon için fizyolojik bir limit (12) ve TG lerin VLDL olarak eksportunda da belli bir kapasite bulunmaktadır (3). Bu limitler aşıldığında kandaki yüksek NEFA ve karaciğerdeki TG nin uzaklaştırılması muhtemelen aksayacaktır (83). Seifi ve ark nın (82) peripaturient dönemdeki sığırlarda yaptıkları bir çalışmada NEFA konsantrasyonunun doğumla beraber arttığını ve postpartum sekizinci gün (0.91 mmol/l) en yüksek seviyeye ulaştığını bildirilmiştir. NEFA nın adipoz dokudaki mobilizasyonundaki artışın sebebini doğum ve lakteogenezis için gerekli enerjinin sağlanmasından kaynaklandığını birçok araştırmacı tarafından bildirilmiştir (77,78,81,82). Leroy ve ark (90) NEFA konsantrasyonunu doğum günü en yüksek konsantrasyona (0.50±0.08 mm) ulaştığını bildirmişlerdir. Araştırmacılar postpartum NEFA konsantrasyonun sığırlarda doğum sonrası oluşan NEB le pozitif ilişkisi olduğunu bildirmişler ve postparum dönemde yem tüketiminin azaldığı, enerji gereksiniminin arttığını, bu artışın laktasyonun başlamasından kaynaklandığını tespit etmişlerdir. NEB sonucu adipoz dokudan yağ asitleri harekete geçer (14). Postpartum üçüncü günden sonra postpartum dördüncü haftaya kadar NEFA nın düşme eğilimine girdiği ancak verdiği verilerde ikinci hafta tekrar arttığı da görülmektedir (14). Sığırların net enerji ihtiyaçları genellikle idame ve süt verimlerine göre hesap edilmektedir. Bu yüzden doğum sonrasında süt verimi artışları farklı olanlar arasında enerji ihtiyacının standardize etmek her zaman mümkün değildir. Pozitif enerji balansı için plazma glukoz konsantrasyonunun 70

13 mg/dl olmasının yeterli olacağı iddia edilmektedir (91,92). NEFA daki düşüşler vücuttaki yağ mobilizasyonun azalması veya karaciğerde VLDL sentezi için NEFA nın kullanıldığının göstergesi olarak yorumlanmaktadır (93). Yeterli glukoz bulunduğu durumlarda vücut yağ depolarının mobilizasyonuna ihtiyaç olmadığı iddia edilmektedir. Plazma NEFA daki bu düşüşlerin insülin konsantrasyonundaki değişiklerle de bir ilişkisi belirlenememiştir. Kan metabolitlerindeki seviyeler alındıkları zaman içinde oldukça spesifik olup tam vücut metabolit üretiminin gerçek yansımasını sağlamayabilirler (94). Plazma BHBA daki değişiklikler daha az olmakla birlikte, Glukoz, insülin, NEFA ve BHBA gibi metabolitler zamanla değişir (94). De Boer ve ark (95) prepartum ikinci hafta BHBA konsantrasyonunu 5.2 mg/dl postpartum üçüncü hafta 10.0 mg/dl tespit etmişlerdir. Postpartum dönemde BHBA konsantrasyonlarının hipoglisemik sığırlarda daha fazla olmakla beraber arttığı bildirilmektedir (53,83). Cheng ve ark. (83) en yüksek plazma NEFA konsantrasyonlarını postpartum birinci gün, en yüksek BHBA konsantrasyonlarını ise postpartum ikinci hafta belirlemiştir. Muhtemelen NEFA nın okside veya esterifiye olması ile ilgili hepatik kapasitenin aşılması oranında lipolizis gelişecek ve BHBA konsantrasyonları bundan sonra artacaktır. Cavestany ve ark (81) NEFA ile BHBA arasında da ciddi derecede önemli korelasyon bulunduğunu bildirmektedir. Seifi ve ark. (82) BHBA konsantrasyonunun doğumla beraber artışa geçtiğini ve postpartum 21. gün (0.67 mmol/l) en yüksek seviyesine ulaştığını bildirmişlerdir. Aynı araştırmacılar artan BHBA konsantrasyonunu laktasyonunun başlamasıyla ortaya çıkan aşırı enerji ihtiyacıyla ilgili olduğunun bildirmişlerdir. Leroy ve ark (90) BHBA konsantrasyonunun doğumla beraber artığın ve pospartum 33. gün (1.62±0.34 mm) en yüksek seviyesine ulaştığını bildirmişlerdir. Shibano ve ark. (25) hepatik lipidozisli (HL) ve non hepatik lipidozisli hayvanlarda (nonhl) yaptıkları çalışmada prepartum 30. günden postpartum 30. güne kadar BHBA konsantrasyonunun her iki grupta yükseldiğini fakat HL grubunda bu artışın daha yüksek olduğunu bildirmişlerdir. Aynı araştırmacılar BHBA konsantrasyonun her iki grupta da sırasıyla prepartum 14. gün (HL: 415±74, nonhl: 453±88 µmol/l), 7. gün (HL: 425±131, nonhl: 409±93 µmol/l), postpartum birinci gün (HL: 1022±331, nonhl: 675±305 µmol/l), postpartum 7. gün (HL: 1798±1016, nonhl: 693±192 µmol/l), postpartum 14. gün

14 (HL: 1287±775 nonhl: 610±225 µmol/l) olarak tespit etmişlerdir. Prepartum üç ve beşinci günlerde ise BHBA konsantrasyonlarının yaklaşık %24 azaldığı bildirilmektedir (78,81). Doğum günü (<0.3 mmol) düşük olan BHBA konsantrasyonunun pospartum 10. gün (>0.6 mmol) aniden arttığını ve 60. güne (>0.5 mmol) kadar prepartumdaki seviyelerinden daha yüksek olarak seyrettiğini bildirmiştir. Besin alımıyla BHBA arasında bire bir ilişkiyi gösteren araştırma bulunmamakla beraber, BCS ve vücut ağırlığı ile önemli derecede negatif korelasyon olduğunu bildiren araştırmaların (81) yanı sıra böyle bir korelasyonun olmadığını, diyetteki enerji miktarının önemli olduğunu bildiren araştırmalar da (96) bulunmaktadır. Moallem ve ark. (97) pre (PG: 3.1, Kontrol: 3.1 mg/dl) ve postpartum (PG: 4.4, K: 4.5 mg/dl) BHBA konsantrasyonunda, PG uygulanan grupla kontrol grubu arasında farklılık olmadığını bildirmişlerdir. Chibisa ve ark (94) PG uyguladıkları sığırlarda plazma glukoz, insülin, NEFA, BHBA ve plazma üre nitrojen konsantrasyonuna istatistiksel etkisinin olmadığını doğum gününden itibaren BHBA daki artışların kontrol grubunda da gözlendiğini bildirmişlerdir. Ancak Gutièrrez ve ark (98) yaptıkları çalışmada kontrol grubunda postpartum 15. ve 18. günlerde BHBA konsantrasyonunda artış tespit ederken PG grubunda artış olmadığını bildirmiştir. Hoedemaker ve ark. (99) prepartum birinci hafta, doğum günü, postpartum 1, 5. ve 7. haftalarda BHBA konsantrasyonunda istatistiksel farklar belirlemişlerdir. BHBA konsantrasyonundaki hafif yükselişler PG grubunda postpartum birinci haftada başlarken kontrol grubunda doğumdan üç gün önce başladığını, postpartum üçüncü haftadan sonra ise her iki grupta azalma eğilimi olduğunu tespit etmişler. Rukkwamsuk ve ark. (100) BHBA konsantrasyonunu prepartum iki (kontrol: 0.51±0.05, PG: 0.40±0.04 mmol/l), postpartum iki (kontrol: 1.61±0.21. PG: 0.63±0.09 mmol/l) pospartum dördüncü hafta (kontrol: 0.90±0.17, PG: 0.69±0.14) PG grubunda daha düşük seyrettiğini sadece postpartum ikinci hafta gruplar arasında fark olduğunu bildirmişlerdir. PG uygulamasından sonra BHBA konsantrasyonun düştüğünü (101), bunun da postpartum dönemde ketozisi tedavi etmekte faydalı olabileceği bildirilmektedir (100). Bazı çalışmalarda prepartum PG uygulamasının postpartum dönemde BHBA konsantrasyonunda değişiklik yapmadığını bildirmişlerdir (88,102). Benzer şekilde doğumu takiben üç gün PG

15 uygulamalarının doğum sonu yedinci gün BHBA konsantrasyonlarını azalttığı bununla beraber kontrol 21. gün kontrol grubuyla aralarında fark olmadığını bildirmişlerdir (103). Rizos ve ark. (104) postpartum PG uyguladıkları sığırlarda BHBA konsantrasyonunun başlangıç değerine (~0.7 mmol/l) göre 90. dakikada azaldığını (~0.4 mmol/l) tespit etmişlerdir. 2.3. Periparturient Dönem Hastalıkların Oluşmasında Negatif Enerji Balansı ve Adaptasyonu Süt sığırlarında laktasyonun ilk dönemindeki süt üretimi ve bazal metabolizması için gerekli enerji yem alımıyla sağlanan enerjiyi aşar, enerji girişi ve çıkışı arasındaki dengesizlikten kaynaklanan enerji eksikliğine negatif enerji balansı (NEB) denir. NEB hesaplanırken günlük enerji ihtiyacı; vücut ağırlığı, süt kompozisyonu ve süt üretimine bakılarak bu ihtiyaç ortaya konulur (16,105-108). Yüksek verimli sığırlar, fetüsün son büyüme dönemi ve yüksek süt üretimi NEB e geçerler ve bu gereksinimlerini beslenerek karşılamaya çalışır (2,109). Yüksek verimli sütçü sığırlarda laktasyonun ilk dönemindeki yem tüketim kapasitesi diğer dönemlere göre daha düşüktür. Bu nedenle gerekli enerjinin %25-30 u endojen enerji kaynaklarından sağlanmak zorundadır. Doğumdan sonra enerji gereksinimindeki ani artış yemlerle karşılanamaz ve hayvan bu dönemde negatif enerji balansına girer. Hayvan bu enerji yetersizliğini vücudun depo enerji kaynakları ile gidermeye çalışır. Bu durumun giderilememesi halinde çeşitli problemler ortaya çıkar (110). NEB in hesaplanmasında kullanılan sistemler Amerika Birleşik Devletlerinde NRC, Hollanda da VEM, Fransa da UFL olup NEB in hesaplanmasında bu sistemlerdeki verilerinden faydalanılmaktadır. Sistemlerin ana amacı süt sığırlarını kuru dönemde vücut ağırlıkları ve BCS skorlarına bakarak enerji ihtiyaçlarını hesaplamak, doğum sonrasında artan süt verimine bağlı metabolik değişiklikleride göz önünde bulundurarak oluşabilecek NEB hesaplanmasına yardım etmektir (16,111).

16 Ruminantlarda meydana gelen metabolik hastalıkların çoğu NEB le ilişkilendirilir. Sütçü sığırlar NEB, genellikle erken laktasyon döneminde gözlenir. Sığırların çoğu, karmaşık metabolik adaptasyon mekanizmaları aracılığı ile NEB in üstesinden gelmeye çalışırlar. NEB e karşı metabolik adaptasyonların çoğu organ düzeyinde meydana gelir. Bu nedenle adaptasyonda adipoz doku, karaciğer, iskelet kası ve meme bezleri önemli dokulardır (5). Ruminantlarda metabolizmanın adaptasyonu ve regülasyonu oldukça karmaşık bir kontrol sistemi ile sağlanır. Adipoz doku ve organ düzeyinde karaciğer, önemli metabolik adaptasyon merkezleridir. Metabolizmanın NEB e adaptasyonu genellikle organ düzeyinde olmaktadır. Ruminatlarda karbonhidrat rezervlerinin korunması özellikle önemlidir. Bu sınırlı karbonhidrat, laktasyonun erken dönemlerinde ve NEB sırasında özel öneme sahiptir. Süt üretiminde laktoz sentezi için büyük miktarlarda karbonhidrata ihtiyaç vardır ve süt üretimi için gerekli enerji, glukoneogenezis yoluyla sağlanan glukozdan karşılanır. Ruminantlarda glukoz ihtiyacının önemli bir kısmı rumende sentez edilen uçucu yağ asitlerinden (propiyonik, asetik, bütirik asitler) sağlanırken sadece küçük bir kısmı barsaklardan absorbsiyon ile sağlanır. Bu nedenle ruminantlarda dolaşımdaki glukozun önemli bir kısmı karaciğerden glukoneogenezis yoluyla elde edilir. Glukoneogenezis ise glukoz prekürsörlerinin varlığına bağlıdır (5,10,112). Yüksek verimli süt sığırlarında NEB in hesaplanması kadar NEB in ortaya çıkardığı metabolik değişikliklerde çok önemlidir. Süt sığırlarında NEB in derinliği arttıkça FL nin şiddeti, hangi parametrelerin ve bu parametrelerin ne oranda değişeceğinin yönünü belirler. Fatty liver vakalarında benzer şekilde glukoz ve insülin seviyelerinde düşüş, BHBA ve NEFA seviyelerinde artış görülmektedir (14,108,113). 2.4. Propilen Glikol, Methionin, Bor un Metabolizma Üzerine Etkileri 2.4.1. Propilen Glikol (PG) PG, doğum öncesi ve sonrasında ketozisten korunmada veya ketozisin tedavisinde uzun yıllardan beri kullanılan glikojenik bir prokürsör olarak bilinmektedir (114). PG

17 bu glukojenik etkisini farklı yollarla oluşturabilir. Rumende metabolize olarak laktik asit ve propiyonik asite, bunlar da hepatositler tarafından glukoza dönüştürülür, Rumen fermantasyonundan kaçan bir kısım ise rumen duvarı veya gastrointesitnal sistem tarafından emilerek karaciğerde glukoza dönüştürülür (115). PG nin metabolizma üzerindeki etkilerine yönelik bir çok araştırma yapılmış olmakla beraber kullanılan miktar, bileşiğin çeşidi, uygulama zamanı ve PG nin veriliş yolları farklı farklıdır. İlk yapılan çalışmalarda laktasyon döneminde süt verimini artırdığı bildirilmiş olmakla beraber laktasyonun orta ve geç dönemlerinde sığırların yem tüketimi arttığı için enerjiyi de artırdığı savunulan bu tip ilave besinlerin kullanılması tartışmalıdır (116). Propilen glikolün oral yolla verilmesi sonucunda plazmada NEFA ve BHBA düzeylerinin azaldığı bilinmektedir (7,99,100). Özellikle doğumdan iki gün önce sığırlara oral yolla propilen glikol verilmesinin erken laktasyon döneminde plazma NEFA seviyesini düşürmede ve süt verimini artırmada etkili olduğu bildirilmiştir (117). Ancak bunun tam aksini gösteren, doğumdan iki veya üç gün önce oral yolla propilen glikol verilmesinin anlamlı bir etkisi olmadığını bildiren çalışmalar da mevcuttur (94,97,98). PG uygulanmasının periparturient dönemde sığırlarda bazı metabolik parametrelerde değişikliğe yol açtığı, glukoz ve insülin düzeylerini arttırdığı (88,98,100,118), NEFA ve BHBA da düşüşe neden olduğu rapor edilmiştir (21,100,101). Bazı çalışmalar PG alan sığırlarda prepartum dönemde metabolik parametrelerde iyileşme gözlendiğini, postpartum dönemde ise etkisinin olmadığını öne sürülmüştür (21,119-121). Hoedemaker ve ark. (99), süt sığırlarının rasyonlarına doğum öncesi (150 ml/gün), doğum anı (300 ml/gün) ve sonrasında (100ml/gün) farklı dozlarda propilen glikol ilavesi sonucu kan NEFA konsantrasyonunun sadece doğum öncesinde, BHBA konsantrasyonunun ise hem doğum öncesinde hem de doğum sonrasında azaldığını rapor etmişlerdir. Başka bir çalışmada ise doğumdan 10 gün önce başlayıp doğum sonrası 25. güne kadar PG uygulanan sığırlarda alınan kan örneklerinde bütün zamanlarda plazma insülin miktarında artış gözlenmiş, postpartum PG alımına cevaben glukoz miktarında artış ve NEFA konsantrasyonunda düşüş tespit edilmiştir. Aynı çalışmada PG verilen grupta günlük kuru madde tüketimi, süt verimi ve süt protein konsantrasyonunda değişiklik olmadığı, bununla birlikte süt yağında düşme eğilimi gözlendiği ve süt laktoz miktarında artış olduğu belirlenmiştir (122).

18 Periparturient dönemde PG alımı ile karaciğer yağlanması ve ketozisten korunmada ve tedavide etkili olabileceği bildirilmiştir (22,36). Laktasyondaki sığırlarda yapılan bir çalışmada, postpartum 7 ve 42. günlerinde sığırlara PG uyguladıktan sonra 30 ve 90. dakikalar arasında serum insülin konsantrasyonunun yükseldiği tespit edilmiştir. Aynı çalışmada PG mekanizması tam olarak açıklanamamakla beraber, PG metabolize edildikten sonra ortaya çıkan propiyonatın pankreastan insülin sentezini artırmış olabileceği bildirilmiştir (118). Moallem ve ark. (97) prepartum ve postpartum yaklaşık 21 gün boyunca isoenergetic diyete ilave, 0.78 Mcal/gün enerji ilavesi sağlayacak kadar 500 gr/gün saf PG uyguladıkları ve yem alımının daha az olduğu (kalsiyum sabunu ilave edilen) grup (187.8 pg/ml) ve PG grubunda (336.1pg/ml) kontrol grubuna (395.8 pg/ml) göre daha düşük insülin konsantrasyonları belirlemişlerdir. Postpartum 30. gün PG (273.4 pg/ml) ilave edilen grup ile kontrol grubu arasında (273.2 pg/ml) insülin konsantrasyonu yönünden ise bir değişiklik bulunmadığını bildirmektedir. Yem alımının azalmasının insülini düşürdüğü bildirilmekle beraber (123-125) besin alımının azalması ile insülin konsantrasyonunun azalmadığını tespit eden çalışmalar bulunmaktadır (126). Besin alımında insülinin rolü net olmamakla beraber nonruminantlarda besin alımının çok güçlü bir situmulantı olan nöropeptit Y azalmasının insülin üzerine negatif feedback yaptığı bildirilmektedir (127). Bununla beraber ruminantlarda yapılan çalışmalarda periparturient dönemdeki düşük insülin ile yem alımındaki azalma ilişkilendirmektedir (53). Farelerde akut NEFA uygulamaları pankreatik beta hücrelerinde insülin sekresyonunu etkilemezken, kronik NEFA uygulamalarının sekresyonu bozduğu bildirmektedir (128). Sığırlar için böyle bir mekanizmanın varlığı bilinmemekle beraber periparturient dönemde NEFA artışının insülin miktarını azaltabileceği varsayılabilir ancak NEFA ve insülin arasındaki bu ilişki periparturient dönemdeki sığırlarda henüz ortaya konmamıştır (97,114). İnsülinin prepartum konsantrasyonlarının (0.41 ng/ml) (98) doğum gününe (21) veya postpartuma (0.27 ng/ml) (98) göre yüksek (94,98,115,122,129) olduğunu ancak bu duruma PG nin katkısının olmadığını savunan (94) çalışmalar bulunmaktadır. Prepartum dönemde uygulanan (10 gün) PG nin, uygulama öncesi tespit edilen insülin değerlerini

19 uygulama sonuna göre arttırdığını ancak glukoz konsantrasyonunu değiştirmediğini bildirmektedir (102). NEB de NEFA nın artacağı, glukoz ve insülin azalacağı, PG uygulaması ile erken laktasyonda insülinin ve glukozun artacağı, lipolizisin ise azalacağı varsayılmaktadır (98). PG uygulamasının erken laktasyonda insülin ve glukoz konsantrasyonunu artırıp lipolizi düşürdüğü bildirilmektedir (98,122). Prepartum 10. ve postpartum 25. günler arasında PG uygulamasının plazma insülinini artırdığını bildirmekle beraber, PG nin prepartum dönemde insülini artırdığı fakat postpartum dönemde böyle bir etkisinin olmadığı da rapor edilmektedir (98). Bazı araştırıcılar postpartum ilk haftalarda sığırlarda hipoglisemi ve hipoinsülinemi şekillendiğini, bu durumun PG uygulamasına bağlı artan propianatın pankreastan insülin sentezini uyarmasıyla (88,102,104,118,119) veya glukoz konsantrasyonlarını etkilemesiyle değiştirebileceğini bildirmişlerdir (21). Bu durumun artan glukoz konsantrasyonuyla ilişkili olduğu varsayılmaktadır. Grummer ve ark. (119) gebe sığırlarda yaptıkları bir çalışmada PG uygulamış ve insülin konsantrasyonunun yükseldiğini tespit etmişlerdir. Bu çalışmada oral olarak 0, 296, 592 ve 887 ml PG uygulamış ve bu uygulamanın 30. dakikaya kadar glukozu artırdığını, 100. dakikadan önce başlangıç seviyesinin hemen üstünde kaldığını ve 200 dakika boyunca da bu seviyelerini koruduğunu, sonrasında ise azalamaya başladığını belirlemişlerdir. Aynı çalışmada PG uygulanmayanlarda 100. dakika öncesine kadar glukozun düştüğünü, 200. dakikaya kadar başlangıç seviyesinin altında kaldığını (75 mg/dl), 400. dakikaya (72 mg/dl) kadar düşüşün devam ettiğini bildirmektedir. İnsülinin ise, PG uygulananlarda ilk yarım saat başlangıç seviyelerinin (15µIU/ml) çok üzerine çıktığını (>30 µiu/ml), 100. dakikaya kadar başlangıç seviyelerine gerilediğini ve azalmasına devam ederek 400. dakikada başlangıç seviyelerine (887 ml/gün grubu hariç) ulaştığını belirlemişlerdir. Buna karşın PG uygulanmayan grupta insülinin ilk yarım saat azaldığı 100. dakikada tekrar artarak başlangıç seviyelerine geldiğini ve daha sonra 400. dakikaya kadar azalmanın devam ettiği (~11µIU/ml) bildirmektedir. Benzer şekilde laktasyondaki sığırlara PG uyguladıktan sonra, 30. ve 90. dakikalar arasında serum insülin konsantrasyonunun yükseldiği farklı araştırmacılar tarafından da bildirilmektedir (104,118).